Фамилия Бутельская — женская форма фамилии Бутельский, и её разумнее всего рассматривать в паре. В основе лежит слово «бутель» или «бутелька», но с ним не всё так однозначно.

Самая вероятная версия — прозвище или профессиональное имя от диалектного «бутель» — так в некоторых русских говорах называли бутылку, а бутельщиком — изготовителя или продавца стеклянной посуды. Предок мог торговать бутылями, разливать напитки или работать на стекольном заводе. Модель образования проста: прозвище Бутель → фамилия Бутельский (по типу «чей?» → «из семьи Бутеля») → Бутельская.

Менее распространённая, но возможная версия — связь с топонимом. В Польше и Беларуси есть несколько мест с корнем Butel- (например, деревня Бутели), и фамилия на -ский могла указывать на выходца оттуда. Для русского уха это звучит как «бутылка», но в польском языке «butel» — тоже бутылка, так что круг замыкается.

Суффикс -ск- типичен для дворянских и шляхетских фамилий, но в XIX веке он стал массовым и у крестьян, особенно в западных губерниях Российской империи. Поэтому Бутельские могли быть как мещанами или купцами, так и крестьянами, получившими фамилию при переписи.

В написании возможна путаница: в дореволюционных документах фамилию могли записать как Бутельская, Бутильская или Бутыльская — в зависимости от грамотности писаря и местного произношения. Однокоренные фамилии — Бутельников, Бутельщиков, Бутылкин — все они из того же гнезда, но Бутельская стоит чуть особняком из-за суффикса, который придаёт ей оттенок «фамилии по местности».